JP2018195649A - Method for manufacturing crystal-type solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非質量分離タイプのイオン注入装置を用いて基板に注入されたイオンが、活性化アニール時に基板の外に抜けてしまう外方拡散を抑制できる、結晶系太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a crystalline solar cell, in which ions implanted into a substrate using a non-mass separation type ion implantation apparatus can suppress outward diffusion that escapes out of the substrate during activation annealing.
太陽光エネルギーを利用して発電する太陽電池は、化石燃料の代替技術として期待される発電システムであり、地球環境を保全できる観点からもその生産量を急速に増加させる傾向にあり、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。その中でも、結晶シリコン（Ｓｉ）系の太陽電池は、その光電変換効率などの性能や製造コストの優位性などにより最も一般的に用いられている。 Solar power generation using solar energy is a power generation system that is expected as an alternative technology for fossil fuels. Various structures and configurations have been developed. Among these, crystalline silicon (Si) solar cells are most commonly used due to their performance such as photoelectric conversion efficiency and superior manufacturing costs.
結晶シリコン系太陽電池における光電変換素子の構造は、エミッタ層を拡散方式で形成したホモ接合型、非晶質シリコンを用いたヘテロ接合型に大きく分類される。ホモ接合型においては、両面に電極を有したＰＥＲＣ(passivated emitter and rear contact)構造や、ＰＥＲＬ(passivated emitter rear locally diffused)構造、受光面に電極を有しないＩＢＣ（Interdigitated Back Contact）構造など、各種の構造によって変換効率の向上が図れている（たとえば、特許文献１）。 The structure of a photoelectric conversion element in a crystalline silicon solar cell is roughly classified into a homojunction type in which an emitter layer is formed by a diffusion method and a heterojunction type using amorphous silicon. In the homojunction type, PERRC (passivated emitter and rear contact) structure with electrodes on both sides, PERL (passivated emitter rear locally diffused) structure, IBC (Interdigitated Back Contact) structure without electrodes on the light receiving surface, etc. With this structure, conversion efficiency can be improved (for example, Patent Document 1).
たとえば、図１６に示すように、結晶シリコン系太陽電池１００は、光を受光する受光面と、受光面と対向する裏面との間で光電変換機能を発現する、ｎ型の結晶シリコンからなる基板（以下、シリコン基板とも呼ぶ）５０を備えている。受光面をなす基板の一方の主面側には高濃度のｐ型領域５１が形成され、裏面をなす他方の主面側にはｎ型領域５２が形成される。この基板に対して光を照射することにより、基板において励起された少数キャリアである正孔をｐ＋領域５１に接続された電極５７に、多数キャリアである電子をｎ＋型領域に接続された電極５８に、それぞれ収集させ、収集させた電子、正孔による電流を発生させることができる。図１６において、符号５４Ａ、５４Ｂはパッシベーション膜(passivation film)、符号５５Ａは反射防止膜(Anti Reflection Coating：ARC)、符号５５Ｂは裏面光閉じ込め膜であり、必要に応じて設けられる。
For example, as shown in FIG. 16, a crystalline silicon
従来、このようなｐ＋型領域やｎ＋型領域のパターニングの形成には、固相拡散法や気相拡散法によってｐ＋層、ｎ＋層を形成した後、レーザーやエッチングによるパターニング等の複雑な工程が必要であった。そのため、製造コストが嵩み、製造工程が複雑となるので、製造工程の簡素化とともに、コストの削減が求められていた。 Conventionally, patterning of such p + -type region and n + -type region is performed by forming a p + layer or n + layer by a solid phase diffusion method or a vapor phase diffusion method, and then patterning by laser or etching. A complicated process was required. For this reason, the manufacturing cost is increased and the manufacturing process becomes complicated. Therefore, the manufacturing process is simplified and the cost reduction is required.
レーザーやエッチングによるパターニング技術に代えて、製造工程の短縮およびコストを低減する手法として、マスクを用いたイオン注入技術が注目されている（特許文献２）。その中でも、非質量分離タイプのイオン装置では低コストが図れることから期待されている。
非質量分離タイプのイオン注入装置では、イオン源内の乖離したプラズマ中のイオン全てが注入されるため、例えばＢＦ３ガスを用いた場合には、ＢＦ３ ＋〜Ｂ＋までのイオン全てが注入され、シリコン基板の表層にボロンイオンが通常のシングルイオン注入とは異なった濃度プロファイルで注入される。
An ion implantation technique using a mask has attracted attention as a technique for shortening the manufacturing process and reducing the cost in place of the patterning technique by laser or etching (Patent Document 2). Among them, the non-mass separation type ion apparatus is expected from the low cost.
In the non-mass separation type ion implantation apparatus, all ions in the separated plasma in the ion source are implanted. For example, when BF 3 gas is used, all ions from BF 3 + to B + are implanted. Boron ions are implanted into the surface layer of the silicon substrate with a concentration profile different from that of normal single ion implantation.
また、ダメージを与えないためにも、注入エネルギーを低くするために注入されたイオンは、基板表面から数ｎｍ〜数十ｎｍの深さ領域に多く存在する注入プロファイルを持つ。このために、活性化アニール時にボロンの場合は、シリコン基板の内部から外部へとボロンが抜けてしまう外方拡散を起してしまいアクセプタ濃度が減少してしまうことと、一方でアクセプタにならないドーパントがシリコン基板の内部に多数残留してしまう課題があった。なお、この外方拡散という現象は、リンの場合も類似した現象が生じる。 Also, in order to prevent damage, ions implanted to lower the implantation energy have an implantation profile in which many ions exist in a depth region of several nm to several tens of nm from the substrate surface. For this reason, in the case of boron at the time of activation annealing, an out-diffusion that causes boron to escape from the inside of the silicon substrate to the outside is caused and the acceptor concentration is reduced, while on the other hand, a dopant that does not become an acceptor However, there has been a problem that a large number remain in the silicon substrate. This phenomenon of outward diffusion is similar to that of phosphorus.
上述した外方拡散が生じると、イオン注入領域の抵抗値が変化したり、あるいはイオン注入領域内で（たとえば基板深さ方向において）抵抗値の分布が発生し、太陽電池の発電特性に影響を及ぼす虞があった。ゆえに、太陽電池の発電特性の安定化を図るためには、イオン注入後に行われる活性化アニール時に、注入したイオン（ボロン、リン）が外方拡散を起さない構造を備えた、太陽電池の開発が期待されていた。 When the above-described outward diffusion occurs, the resistance value of the ion implantation region changes or a distribution of resistance value occurs in the ion implantation region (for example, in the substrate depth direction), which affects the power generation characteristics of the solar cell. There was a risk of effect. Therefore, in order to stabilize the power generation characteristics of the solar cell, the solar cell having a structure in which the implanted ions (boron, phosphorus) do not cause outward diffusion at the time of activation annealing performed after ion implantation. Development was expected.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、基板に対してイオン注入した後、活性化アニール時に外方拡散を起さない構造を備えた、結晶系太陽電池の製造方法を提供する。 The present invention has been made in consideration of the above points, and is a method for manufacturing a crystalline solar cell having a structure that does not cause outward diffusion during activation annealing after ion implantation into a substrate. Provide a method.
本発明の請求項１に係る結晶系太陽電池の製造方法は、光電変換機能を発現する第一導電型の結晶基板を具備する結晶系太陽電池の製造方法であって、前記結晶基板として、単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基体を用い、前記基体のうち、一方の主面側に対して前記第一導電型と異なる導電型のイオンを注入する第一工程と、前記基体のうち、他方の主面側に対して前記第一導電型と同じ導電型のイオンを注入する第二工程と、前記第一工程および前記第二工程によりイオン注入された前記基体の一方の主面と他方の主面を覆うようにキャップ膜を形成する第三工程と、前記第三工程を経た前記基体に対してアニール処理を行う第四工程と、を少なくとも順に備えることを特徴とする。
すなわち、本発明の請求項１に係る結晶系太陽電池の製造方法において、結晶基板の第一導電型がｎ型の場合は、第一工程では前記第一導電型と異なる導電型（ｐ＋）のイオン［たとえば、ボロン（Ｂ）イオン］を注入し、第二工程では前記第一導電型と同じ導電型（ｎ＋）のイオン［たとえば、リン（Ｐ）イオン］を注入する。逆に、結晶基板の第一導電型がｐ型の場合は、第一工程では前記第一導電型と異なる導電型（ｎ＋）のイオンを注入し、第二工程では前記第一導電型と同じ導電型（ｐ＋）のイオンを注入する。
A manufacturing method of a crystalline solar cell according to
That is, in the method for manufacturing a crystalline solar cell according to
本発明の請求項２に係る結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１において、前記キャップ膜が、前記基体の一方の主面と他方の主面上に、気相成膜法（たとえば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法）により堆積された被膜であることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１又は２において、前記キャップ膜が、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜から選択される単層膜、あるいは、これらの積層膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶系太陽電池の製造方法。
本発明の請求項４に係る結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか一項において、前記キャップ膜の厚さが、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る結晶系太陽電池の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか一項において、前記キャップ膜の厚さが、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
A method for producing a crystalline solar cell according to a second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein the cap film is formed on one main surface and the other main surface of the base by a vapor deposition method (for example, It is a film deposited by a CVD method or a PVD method).
The method for producing a crystalline solar cell according to claim 3 of the present invention is the method according to
The method for producing a crystalline solar cell according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in any one of
The method for producing a crystalline solar cell according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in any one of
本発明に係る結晶系太陽電池の製造方法によれば、基板に対してイオン注入（第一工程、第二工程）した後、このイオン注入した領域を覆うようにキャップ膜を形成（第三工程）してから、アニール処理（第四工程）を行う。すなわち、イオン注入領域がキャップ膜により封止された状態で、アニール処理が行われる。ゆえに、本発明は、イオン注入後に行われる活性化アニール時に、注入したイオン（ボロン、リン）が外方拡散を起さない構造を備えた、太陽電池の製造方法をもたらす。
前記キャップ膜は、前記基体の一方の主面と他方の主面上に、気相成膜法（ＣＶＤ法、ＰＶＤ法）により堆積された被膜が好適である。
前記キャップ膜は、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜から選択される単層膜、あるいは、これらの積層膜であることが好ましい。
前記キャップ膜の厚さは、好ましくは３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
According to the method for manufacturing a crystalline solar cell according to the present invention, after ion implantation (first step, second step) into the substrate, a cap film is formed so as to cover the ion-implanted region (third step). ) And then an annealing process (fourth step) is performed. That is, annealing is performed in a state where the ion implantation region is sealed with the cap film. Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a solar cell having a structure in which implanted ions (boron, phosphorus) do not cause outward diffusion during activation annealing performed after ion implantation.
The cap film is preferably a film deposited on one main surface and the other main surface of the substrate by a vapor deposition method (CVD method, PVD method).
The cap film is preferably a single layer film selected from a silicon oxide film, an aluminum oxide film, and a silicon nitride film, or a laminated film thereof.
The thickness of the cap film is preferably 30 nm to 300 nm, more preferably 50 nm to 300 nm.
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。 Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
＜結晶系太陽電池＞
図１は、本発明に係る結晶系太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。図２は、図１の製法により作製される結晶系太陽電池の一例を示す模式的な断面図である。
図２に示すように、本発明に係る製法により作製される結晶系太陽電池１Ａ（１）は、光を受光する受光面（図２では上面）と、受光面と対向する裏面（図２では下面）との間で光電変換機能を発現する結晶基板１０を備えた太陽電池である。
<Crystal solar cell>
FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a crystalline solar cell according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a crystalline solar cell manufactured by the manufacturing method of FIG.
As shown in FIG. 2, a crystalline
結晶基板１０は、第一導電型（ｎ型）の単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基体である。結晶基板（基体）１０は、その一方の主面（受光面）１０ａに、反射防止構造（表面微小凹凸構造とも呼ぶ）を備えていることが好ましい。反射防止構造は、受光面における反射率低減効果や入射した光の閉じ込め効果をもたらす。また、反射防止構造として、逆転型ピラミッドの大きな凹凸構造を設けてもよい（図１３、図１４）。
The
結晶基板（基体）１０は、その一方の主面（受光面）１０ａ側に対して前記第一導電型と異なる導電型（ｐ＋）のイオン［ボロン（Ｂ）イオン］が注入された領域１１を、他方の主面（裏面）１０ｂ側に対して前記第一導電型と同じ導電型（ｎ＋）のイオン［リン（Ｐ）イオン］が注入された領域１２を、それぞれ備えている。
The crystal substrate (base body) 10 has a
そして、領域１１は、パッシベーション膜１４Ａ、及びＡＲＣ膜１５Ａが順に重ねて配された積層構造体１６Ａにより覆われている。領域１２は、パッシベーション膜１４Ｂ、及びＡＲＣ膜１５Ｂが順に重ねて配された積層構造体１６Ｂにより覆われている。
The
さらに、ｐ型の領域１１は、積層構造体１６Ａを貫通するように形成された第一電極（受光面電極とも呼ぶ）１７と、電気的に接続されている。ｎ型の領域１２は、積層構造体１６Ｂを貫通するように形成された第二電極（裏面電極とも呼ぶ）１８と、電気的に接続されている。
Further, the p-
＜結晶系太陽電池の製造方法＞
本発明に係る結晶系太陽電池の製造方法は、以下に述べる第一工程〜第四工程を、少なくとも順に備えている。
上述したように、結晶基板としては、単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基体１０を用いる。本実施形態における結晶基板は、光電変換機能を発現する第一導電型（ｎ）のシリコン基板であり、光を受光する受光面側には反射閉じ込め構造を形成したものが好適に用いられる（図１のＳ１）。
<Method for producing crystalline solar cell>
The method for producing a crystalline solar cell according to the present invention comprises at least the first to fourth steps described below in order.
As described above, the
まず、前記基体のうち、一方の主面側（受光面となる表面側）に対して前記第一導電型と異なる導電型（ｐ＋）のイオン［ボロン（Ｂ）イオン］を注入する（以下、第一工程とも呼ぶ：図１のＳ２）。図２において、符号１１がボロンを注入したｐ型領域である。
次に、前記基体のうち、他方の主面側（受光面と対向する裏面側）に対して前記第一導電型と同じ導電型（ｎ＋）のイオン［リン（Ｐ）イオン］を注入する（以下、第二工程とも呼ぶ：図１のＳ３）。図２において、符号１２がリンを注入したｎ型領域である。
First, ions [boron (B) ions] having a conductivity type (p + ) different from the first conductivity type are implanted into one main surface side (surface side serving as a light receiving surface) of the substrate (hereinafter referred to as “boron (B) ions”). Also referred to as the first step: S2 in FIG. In FIG. 2,
Next, ions of the same conductivity type (n + ) as the first conductivity type [phosphorus (P) ions] are implanted into the other main surface side (the back surface side facing the light receiving surface) of the substrate. (Hereinafter also referred to as the second step: S3 in FIG. 1). In FIG. 2,
次いで、第一工程Ｓ２および第二工程Ｓ３によりイオン注入された前記基体の一方の主面と他方の主面を覆うようにキャップ膜１３Ａ、１３Ｂを形成する（以下、第三工程とも呼ぶ：図１のＳ４）。
その後、第三工程Ｓ４を経た前記基体に対してアニール処理を行う（以下、第四工程とも呼ぶ：図１のＳ５）。これにより、基体の表面側にはｐ型領域が、基体の裏面側にはｎ型領域が、それぞれ形成される。
Next, cap films 13A and 13B are formed so as to cover one main surface and the other main surface of the base body ion-implanted in the first step S2 and the second step S3 (hereinafter also referred to as a third step: FIG. 1 S4).
Thereafter, annealing is performed on the substrate that has undergone the third step S4 (hereinafter also referred to as a fourth step: S5 in FIG. 1). As a result, a p-type region is formed on the front surface side of the substrate, and an n-type region is formed on the back surface side of the substrate.
第四工程Ｓ５を経た前記基体に対して、必要に応じて、キャップ層１３Ａ、１３Ｂを除去（図１のＳ６）し、パッシベーション膜１４Ａ、１４Ｂの形成（図１のＳ７）、ＡＲＣ膜１５Ａ、１５Ｂの形成（図１のＳ８）を行う。
最後に、基体の表面側には、基体のｐ型領域と電気的な導通をとる第一電極１７を形成する。基体の裏面側には、基体のｎ型領域と電気的な導通をとる第二電極１８を形成する（図１のＳ９）。
If necessary, the cap layers 13A and 13B are removed from the substrate that has undergone the fourth step S5 (S6 in FIG. 1) to form
Finally, on the surface side of the substrate, a
上述した第一工程や第二工程におけるイオンの注入は、たとえば、図３に示すイオン注入装置１２００を用いて行う。
図３は、本発明において、ｐ型イオン注入工程（第一工程）およびｎ型イオン注入工程（第二工程）に用いる、イオン注入装置１２００の断面図である。イオン注入装置１２００は真空槽１２０１と、永久磁石１２０５、ＲＦ導入コイル１２０６、ＲＦ導入窓（石英）１２１２を用いたＩＣＰ放電によるプラズマ発生手段と、真空排気手段（不図示）とを備えている。真空槽１２０１の内部は、メッシュ電極１２０８、１２０９により、プラズマ発生室とプラズマ処理室とに分離されている。
The ion implantation in the first process and the second process described above is performed using, for example, an
FIG. 3 is a cross-sectional view of an
プラズマ処理室には、被処理体である基板（反射防止構造を形成した後の基板１０に相当）１２０３を支持する基板支持台１２０４が配されている。なお、メッシュ電極１２０８は、浮遊電位とされており、プラズマ１２０７の電位を安定させる機能を有する。また、メッシュ電極１２０９は、負電位を印加され、プラズマ１２０７から正イオンを引き出す機能を有する。
In the plasma processing chamber, a
真空層１２０１内を減圧し、プラズマ発生室に、基板１２０３の表面［結晶基板１０の一方の主面（受光面）１０ａ側］に注入するｐ型の不純物原子を含んだガスを導入する。そして、プラズマ発生手段を用いてプラズマ１２０７を励起させることにより、不純物原子をイオン化させ、メッシュ電極１２０８、１２０９を経由して引き出されたｐ型のイオンを、基板１２０３の表面に注入させることができる。これにより、結晶基板１０は、その一方の主面（受光面）１０ａ側に対して前記第一導電型と異なる導電型（ｐ＋）のイオン［たとえば、ボロン（Ｂ）イオン］が注入された領域１１を得る［第一工程］。
The inside of the
次に、基板１２０３の移動手段（不図示）により、基板１２０３の上下面を逆転させて、基板支持台１２０４に載置する。これにより、基板１２０３の裏面［結晶基板１０の他方の主面側（受光面と対向する裏面側）］が、メッシュ電極１２０８、１２０９と対向する位置に配される。
Next, the upper and lower surfaces of the
プラズマ発生室に、基板１２０３の裏面に注入するｎ型の不純物原子を含んだガスを導入する。そして、プラズマ発生手段を用いてプラズマ１２０７を励起させることにより、不純物原子をイオン化させ、メッシュ電極１２０８、１２０９を経由して引き出されたｎ型のイオンを、基板１２０３の裏面に注入させることができる。これにより、結晶基板１０は、その他の主面（受光面と対向する裏面側）１０ｂ側に対して前記第一導電型と同じ導電型（ｎ＋）のイオン［たとえば、リン（Ｐ）イオン］が注入された領域１２を得る［第二工程］。
A gas containing n-type impurity atoms to be injected into the back surface of the
次に、領域１１および領域１２を覆うように、第三工程としてキャップ膜を形成する。
上記キャップ膜の形成には、たとえば、図４に示すインターバック式のＣＶＤ装置１４００を用いて行う。
Next, a cap film is formed as a third step so as to cover the
The cap film is formed using, for example, an inter-back
図４の製造装置１４００においては、基板１４５８（領域１１および領域１２が形成された基板１０に相当）は、不図示の搬送手段により、仕込取出室（Ｌ／ＵＬ）１４５１、加熱室（Ｈ）１４５２、第一成膜室（Ｓ１）１４５３、第二成膜室（Ｓ２）１４５４の内部を移動可能とされている。
上記の各室１４５１，１４５２、１４５３、１４５４には個別に、その内部空間を減圧可能とするための排気手段１４５１Ｐ、１４５２Ｐ、１４５３Ｐ、１４５４Ｐが配されている。
In the
Exhaust means 1451P, 1452P, 1453P, and 1454P are arranged in each of the
まず、基板１４５８は製造装置から外部（大気雰囲気）から大気圧とされた仕込取出室１４５１へ導入される。その後、仕込取出室１４５１は排気手段１４５１Ｐを用いて減圧雰囲気とされる。次いで、基板１４５８は減圧雰囲気とされた仕込取出室１４５１から加熱室１４５２へ搬送され、加熱手段１４５９により所望の熱処理が施される。
First, the
次に、熱処理後の基板１４５８は、加熱室１４５２から第一成膜室１４５３へ搬送され、シリコンからなるターゲット１４６２の前を通過させることにより、基板１４５８の表面（領域１１）上にキャップ膜として酸化シリコン膜を形成する。これにより、領域１１を覆うように、キャップ膜１３Ａが形成される。
その際、温度調整手段１４６１により、基板１４５８は所望の温度とされる。ターゲット１４６２はバッキングプレート１４６３に載置されており、スパッタ時にはガス供給源１４６５から所望のプロセスガスが導入されるとともに、バッキングプレート１４６３には電源１４６４から所望の電力が供給される。
Next, the
At that time, the
次に、キャップ膜１３Ａが形成された基板１４５８は、第一成膜室１４５３から第二成膜室１４５４へ搬送され、シリコンからなるターゲット１４７２の前を通過させることにより、基板１４５８の裏面（領域１２）上にキャップ膜として酸化シリコン膜を形成する。これにより、領域１２を覆うように、キャップ膜１３Ｂが形成される。
その際、温度調整手段１４７１により、基板１４５８は所望の温度とされる。ターゲット１４７２はバッキングプレート１４７３に載置されており、スパッタ時にはガス供給源１４７５から所望のプロセスガスが導入されるとともに、バッキングプレート１４７３には電源１４７４から所望の電力が供給される。
上述したキャップ膜（酸化シリコン膜）の代表的な作製条件を、表１に示す。
Next, the
At that time, the
Table 1 shows typical manufacturing conditions of the cap film (silicon oxide film) described above.
そして、キャップ膜１３Ａとキャップ膜１３Ｂが形成された基板１４５８は、第二成膜室１４５４から仕込取出室１４５１へ搬送され、製造装置から外部（大気雰囲気）へ取り出される。
Then, the
キャップ膜１３Ａ、１３Ｂの膜厚は、好ましくは３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
後述するように、キャップ膜の膜厚が３０ｎｍ以上の場合は、キャップ膜なしの場合（キャップ膜を設けない場合）に比べて、シート抵抗値を１０％程度低く抑えることができる。キャップ膜の膜厚が５０ｎｍ以上の場合は、さらにシート抵抗値の抑制が図れ、キャップ膜なしの場合に比べて、４０％程度低く抑えることが可能となる。
The film thickness of the cap films 13A and 13B is preferably 30 nm to 300 nm, and more preferably 50 nm to 300 nm.
As will be described later, when the thickness of the cap film is 30 nm or more, the sheet resistance value can be suppressed by about 10% lower than when the cap film is not provided (when no cap film is provided). When the film thickness of the cap film is 50 nm or more, the sheet resistance value can be further suppressed, and can be reduced by about 40% compared to the case without the cap film.
なお、キャップ膜１３Ａとキャップ膜１３Ｂは、酸化シリコン膜に限定されるものではない。酸化シリコン膜に代えて、酸化アルミニウム膜や窒化シリコン膜としてもよい。これらの単層膜に限定されるものではなく、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜からなる２層以上の積層膜としても構わない。 Note that the cap film 13A and the cap film 13B are not limited to silicon oxide films. Instead of the silicon oxide film, an aluminum oxide film or a silicon nitride film may be used. It is not limited to these single layer films, and may be a laminated film of two or more layers including a silicon oxide film, an aluminum oxide film, and a silicon nitride film.
次に、キャップ膜１３Ａ、１３Ｂを覆うように、第四工程としてアニール処理を行う。すなわち、イオン注入領域（領域１１および領域１２）がキャップ膜により封止された状態で、アニール処理が行われる。
第四工程のアニール処理は、たとえば、図５に示すアニール処理装置１５００を用いて行う。図５のアニール装置１５００は、第一バッファ室１５０２、第一加熱室１５０３、第二加熱室１５０４、第三加熱室１５０５、及び、第二バッファ室１５０６、から構成される。
Next, an annealing process is performed as a fourth step so as to cover the cap films 13A and 13B. That is, annealing is performed in a state where the ion implantation regions (
The annealing process in the fourth step is performed using, for example, an
アニール装置１５００によるアニール処理は、以下の第一〜第五ステップを経て行われる。すなわち、第一ステップとして、第一加熱室１５０３が所望の昇温状態となるまで、被処理体である基板［イオン注入領域（領域１１および領域１２）がキャップ膜により封止された状態の基板に相当］１５０１を、窒素（Ｎ２ ）ガスが供給された第一バッファ室１５０２に待機させる。次に、第二ステップとして、酸素ガス（Ｏ２ ）が供給された第一加熱室１５０３において、ランプを用いて、６００℃で基板１５０１を加熱する。次に、第三ステップとして、酸素ガス（Ｏ２ ）が供給された第二加熱室１５０４において、ランプを用いて、所望のアニール温度で基板１５０１を加熱する。次に、第四ステップとして、第三加熱室１５０５において、室温になるように、基板１５０１を冷却する。そして、第五ステップとして、アニール装置１５００からの搬出準備ができるまで、基板１５０１を、窒素（Ｎ２ ）ガスが供給された第二バッファ室１５０６に待機させる。
The annealing process by the
アニール処理の条件は、基板内部における、ｎ型イオン及びｐ型イオンの活性化、再結晶化に応じた最適な条件として決定される。たとえば、アニール処理の温度は、９００℃以上であることが望ましい。また、アニール処理にかける時間は、３０分〜６０分程度であることが望ましい。 The conditions for the annealing treatment are determined as optimum conditions corresponding to the activation and recrystallization of n-type ions and p-type ions inside the substrate. For example, the annealing temperature is desirably 900 ° C. or higher. Moreover, it is desirable that the time required for the annealing treatment is about 30 to 60 minutes.
次に、アニール処理を経た基板のキャップ膜１３Ａ、１３Ｂを除去した後、パッシベーション膜１４Ａ、１４Ｂ、反射防止膜１５Ａ、１５Ｂが、必要に応じて設けられる。これらは、所望のスパッタ装置により作製される。なお、キャップ膜１３Ａ、１３Ｂがパッシベーション膜１４Ａ、１４Ｂの機能を有する場合、キャップ膜１３Ａ、１３Ｂをパッシベーション膜１４Ａ、１４Ｂに充てることができる。
パッシベーション膜１４Ａ、１４Ｂとしては、たとえば、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化シリコン、などが挙げられる。
反射防止膜１５Ａ、１５Ｂとしては、たとえば、屈折率および膜厚の異なる薄膜を多層に重ねてなる構造体や、膜の深さ方向に対して屈折率変化のある膜、表面が凹凸形状を有する膜、などが挙げられる。
Next, after removing the cap films 13A and 13B from the annealed substrate,
Examples of the
As the
最後に、公知の製造方法により、電極１７、１８を形成する。公知の製造方法としては、たとえば、穴あき方式や、貫通（Ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ）方式が挙げられる。以下の説明において、ポイントコンタクトとは、イオン注入領域（領域１１および領域１２）と電気的接続をとる箇所（部位）を意味する。
Finally, the
穴あき方式とは、基板の表裏両面に対して各々、上述したキャップ膜、パッシベーション膜および反射防止膜からなる積層体を形成した後、ポイントコンタクト部分のみ、レーザーまたはエッチングペーストを用いて積層体を除去し、開口部を形成する。この開口部で、基板と電極となるアルミまたは銀を接触させる方法である。 The perforated method is to form a laminate composed of the above-described cap film, passivation film and antireflection film on both the front and back surfaces of the substrate, and then to form the laminate using only a point contact portion or a laser or etching paste. Remove to form an opening. In this opening, the substrate is brought into contact with aluminum or silver serving as an electrode.
Ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ方式とは、基板の表裏両面に対して各々、上述したキャップ膜、パッシベーション膜および反射防止膜からなる積層体を形成した後、ポイントコンタクト部分に、Ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ用の銀ペーストを塗布する。セル焼成時に、銀ペーストと積層体を反応させてＦｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈさせることにより、コンタクトをとる手法である。 In the fire through method, a laminate composed of the above-described cap film, passivation film, and antireflection film is formed on both the front and back surfaces of the substrate, and then a silver paste for Fire through is applied to the point contact portion. This is a technique for making contact by causing a silver paste and a laminate to react and fire through during cell firing.
上述した工程を経ることにより、図２に示した構成の太陽電池を製造することができる。
以下では、注入イオンのアニール処理による影響を評価した。ここでは、注入イオンがボロン（Ｂ）の場合についてＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）を用いて評価した。その際、アニール処理は一定の処理条件（大気雰囲気、１０００℃、６０ｍｉｎ）とした。
By passing through the process mentioned above, the solar cell of the structure shown in FIG. 2 can be manufactured.
In the following, the influence of the annealing treatment of the implanted ions was evaluated. Here, the case where the implanted ions are boron (B) was evaluated using SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry). At that time, the annealing treatment was performed under certain treatment conditions (atmosphere, 1000 ° C., 60 min).
表２に示した４種類の試料１〜４を用意し、ＳＩＭＳを用いて評価した。
ここで、キャップ膜は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）であり、その膜厚は５０ｎｍとした。注入エネルギーは２条件（１０ｋｅＶ、５ｋｅＶ）の異なる試料１、２を用意した。比較のために、キャップ膜を設けない試料３、４も用意した。試料１〜４は全て、パッシベーション膜や、反射防止膜、電極は設けていない。
Four types of
Here, the cap film was silicon oxide (SiO x ), and the film thickness was 50 nm.
図６、図７は何れも、ＳＩＭＳの結果を示すグラフであり、横軸が評価した深さ（位置）、縦軸がその深さ（位置）で観測されたボロン濃度、を表わしている。
図６、図７において、横軸は注入領域１における深さである。横軸の０は注入領域１の表面、すなわち、電極がコンタクトする部分を表わしている。横軸の数字が大きくなるほど、注入領域１において、深さが増す方向である。
図６は深さ範囲が０〜１０００ｎｍを示すグラフであり、図７は図６の浅い領域（深さ範囲：０〜１００ｎｍ）を拡大して示すグラフである。
6 and 7 are graphs showing the SIMS results, where the horizontal axis represents the evaluated depth (position) and the vertical axis represents the boron concentration observed at the depth (position).
6 and 7, the horizontal axis represents the depth in the
FIG. 6 is a graph showing the depth range of 0 to 1000 nm, and FIG. 7 is a graph showing the shallow region (depth range: 0 to 100 nm) of FIG. 6 in an enlarged manner.
図６、７より、以下の点が明らかとなった。
（Ａ１）表面から深くなるに伴い、ボロン濃度が減少する傾向は、全ての試料１〜４で同一であった。０〜４００ｎｍの範囲では緩やかに減少するのに対して、４００ｎｍ付近を超えると減少傾向が強まる。
（Ａ２）キャップ膜の有無によって、深さが０〜４００ｎｍの範囲におけるボロン濃度に違いが確認された。キャップ膜を設けた試料１、２は、キャップ膜を設けない試料３、４に比べて２〜３倍程度高いボロン濃度であった。
（Ａ３）特に、深さが０〜２０ｎｍの範囲では、上記（Ａ２）の傾向が著しく強い。キャップ膜を設けた試料１、２は、キャップ膜を設けない試料３、４に比べて１０倍程度のボロン濃度であった。
（Ａ４）キャップ膜を設けた試料１、２では、上記（Ａ２）、（Ａ３）の傾向は注入エネルギーには依存せず、ボロン濃度は同様の深さ方向のファイルであった。
（Ａ５）キャップ膜を設けない試料３、４では、上記（Ａ２）、（Ａ３）の傾向は注入エネルギーに依存する。注入エネルギーが大きい試料３は、注入エネルギーが少ない試料４に比べて、２倍程度高いボロン濃度であった。
The following points became clear from FIGS.
(A1) The tendency for the boron concentration to decrease with increasing depth from the surface was the same for all samples 1-4. While it gradually decreases in the range of 0 to 400 nm, it tends to decrease when it exceeds 400 nm.
(A2) Depending on the presence or absence of the cap film, a difference was confirmed in the boron concentration in the depth range of 0 to 400 nm.
(A3) In particular, in the range where the depth is 0 to 20 nm, the tendency of (A2) is remarkably strong.
(A4) In
(A5) In the samples 3 and 4 where no cap film is provided, the tendency of the above (A2) and (A3) depends on the implantation energy. Sample 3 with a large implantation energy had a boron concentration about twice as high as that of sample 4 with a small implantation energy.
以上の結果より、キャップ膜は、イオン注入後に行われる活性化アニール時に、注入したイオン（ボロン）が外方拡散を防止する効果をもたらすことが確認された。
ここでは、詳述しないが、ボロンに代えてリンを注入した場合にも、上述した（Ａ１）〜（Ａ５）と同様の結果が得られた。
これより、キャップ膜を設けた構造は、注入したイオン（ボロン、リン）の種類に依存せず、イオン注入後に行われる活性化アニール時に生じる外方拡散を抑制することに寄与することが分かった。
From the above results, it was confirmed that the cap film has an effect of preventing outward diffusion of implanted ions (boron) during activation annealing performed after ion implantation.
Although not described in detail here, the same results as (A1) to (A5) described above were obtained when phosphorus was implanted instead of boron.
From this, it was found that the structure provided with the cap film does not depend on the type of implanted ions (boron, phosphorus) and contributes to suppressing the outward diffusion that occurs during the activation annealing performed after the ion implantation. .
図８は、上述した試料１、３、４について、シート抵抗を測定した結果を示すグラフである。すなわち、試料１は、酸化シリコン（膜厚５０ｎｍ）からなるキャップ膜を設けた場合であり、試料３、４はキャップ膜を設けない場合である。試料１と試料３は注入エネルギーが１０ｋｅＶであり同一である。試料４は注入エネルギーが５ｋｅＶである。
図８に示した比較例［Ｒｅｆと表示（＝６０Ω／□］］は、ＡＰＣＶＤ法（常圧ＣＶＤ法）を用いた固相拡散法で作製した太陽電池におけるシート抵抗値である。本発明（イオン注入法）は、この比較例の数値を目標とした。
FIG. 8 is a graph showing the results of measuring the sheet resistance for the
8 is a sheet resistance value in a solar cell manufactured by a solid phase diffusion method using an APCVD method (atmospheric pressure CVD method). The target of the ion implantation method was the numerical value of this comparative example.
図８より、以下の点が明らかとなった。
（Ｂ１）キャップ膜を設けない試料３、試料４においては、シート抵抗が１１０Ω／□程度あり、比較例のレベル（６０Ω／□：図８の中に「Ｒｅｆ」と表示）には未達であった。
（Ｂ２）キャップ膜を設けた試料１では、シート抵抗が半減する（１１０→５５Ω／□）ことが分かった。
以上より、キャップ膜を設けることにより、イオン注入後に行われる活性化アニール時に、注入したイオン（ボロン）の外方拡散が防止された結果、目標としたＡＰＣＶＤ法での固相拡散法と同等レベルのシート抵抗値が、イオン注入法でも実現できることが確認された。
The following points became clear from FIG.
(B1) In Sample 3 and Sample 4 where no cap film is provided, the sheet resistance is about 110Ω / □, and the level of the comparative example (60Ω / □: indicated as “Ref” in FIG. 8) has not been reached. there were.
(B2) In
As described above, the provision of the cap film prevents the outward diffusion of the implanted ions (boron) during the activation annealing performed after the ion implantation. As a result, the target APCVD method is equivalent to the solid phase diffusion method. It was confirmed that the sheet resistance value can be realized by the ion implantation method.
図９は、成膜方法とイオン注入量（Ｄｏｓｅ）を変更した４つの試料（試料６，７、８，９）を作製し、各試料のシート抵抗値を示すグラフである。成膜方法は、試料６、８がＡＰＣＶＤ法（常圧ＣＶＤ法）であり、試料７、９がＰＥＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）である。イオン注入量（Ｄｏｓｅ［ｉｏｎｓ／ｃｍ２］）は、試料６、７が８Ｅ＋１５、試料８、９が４Ｅ＋１５である。キャップ膜の膜厚は一定（３００ｎｍ）とした。
各試料の詳細は表３に示す。表３に示したシート抵抗は、アニール処理（１０００℃、６０ｍｉｎ）を行った後の数値である。
FIG. 9 is a graph showing the sheet resistance values of four samples (
Details of each sample are shown in Table 3. The sheet resistance shown in Table 3 is a numerical value after annealing (1000 ° C., 60 min).
図９及び表３より、以下の点が明らかとなった。
（Ｃ１）ＡＰＣＶＤ法とＰＥＣＶＤ法では、ほぼ同様のシート抵抗値が確認された。
（Ｃ２）イオン注入量が２倍異なっても、上記（Ｃ１）の注入量の低下に伴い、シート抵抗が増加する傾向に差はない。
以上より、ＡＰＣＶＤ法とＰＥＣＶＤ法では、キャップ膜として酸化シリコン膜を設ける効果は、同様であることが確認された。
From FIG. 9 and Table 3, the following points became clear.
(C1) In the APCVD method and the PECVD method, substantially the same sheet resistance value was confirmed.
(C2) Even if the ion implantation amount differs twice, there is no difference in the tendency of the sheet resistance to increase as the implantation amount in (C1) decreases.
From the above, it was confirmed that the effect of providing the silicon oxide film as the cap film was the same between the APCVD method and the PECVD method.
図１０は、上述した試料１において、キャップ膜（酸化シリコン膜）の膜厚を極薄範囲で変更した試料１ａ、試料１ｂ、試料１ｃを作製し、各試料のシート抵抗値を示すグラフである。
試料１ａ、試料１ｂ、試料１ｃのキャップ膜の膜厚［ｎｍ］は順に、０、２．７、４．７である。つまり、試料１ａはキャップ膜を設けない場合（上述した試料３）に相当する。
図１１は、上述した試料１において、キャップ膜（ＳｉＯｘ膜）の膜厚を広範囲（０〜３００ｎｍ）で変更して試料を作製し、各試料のシート抵抗値を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the sheet resistance values of samples 1a, 1b, and 1c prepared by changing the thickness of the cap film (silicon oxide film) in the extremely thin range in the
The thicknesses [nm] of the cap films of Sample 1a, Sample 1b, and Sample 1c are 0, 2.7, and 4.7 in order. That is, the sample 1a corresponds to the case where the cap film is not provided (sample 3 described above).
FIG. 11 is a graph showing the sheet resistance value of each sample prepared by changing the film thickness of the cap film (SiO x film) in a wide range (0 to 300 nm) in the
図１０、図１１より、以下の点が明らかとなった。
（Ｄ１）極薄のキャップ膜（２．７ｎｍ、４．７ｎｍ）は、シート抵抗値に全く影響を及ぼさないことが分かった（図９）。
（Ｄ２）膜厚を３０ｎｍ以上とすることにより、シート抵抗値が１００Ω／□を下回り、減少傾向を示す。
（Ｄ３）膜厚を５０ｎｍ以上とすることにより、６０Ω／□程度のシート抵抗値が得られる。膜厚５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲で同等のシート抵抗値が確認された。
以上より、キャップ膜として酸化シリコン膜を設ける場合、シート抵抗値の低減効果を図るためには、３０ｎｍ以上の膜厚が好ましい。膜厚を５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲としたキャップ膜を設けることにより、６０Ω／□程度のシート抵抗値が安定して得られることから、より好ましい。
The following points were clarified from FIGS.
(D1) It was found that the ultra-thin cap film (2.7 nm, 4.7 nm) had no influence on the sheet resistance value (FIG. 9).
(D2) By setting the film thickness to 30 nm or more, the sheet resistance value is less than 100Ω / □, indicating a decreasing tendency.
(D3) By setting the film thickness to 50 nm or more, a sheet resistance value of about 60Ω / □ can be obtained. Equivalent sheet resistance values were confirmed in the film thickness range of 50 nm to 300 nm.
From the above, when a silicon oxide film is provided as a cap film, a film thickness of 30 nm or more is preferable in order to reduce the sheet resistance value. By providing a cap film having a thickness in the range of 50 nm or more and 300 nm or less, a sheet resistance value of about 60Ω / □ is stably obtained, which is more preferable.
図１２は、太陽電池の特性［Ｊ（電流密度）−Ｖ（電圧）曲線］を示すグラフである。図１２において、符号ＡＰＣＶＤは、拡散源としてＡＰＣＶＤ法（常圧ＣＶＤ法）を用いて作製した太陽電池（α）の場合、符号ＰＶＩは、本発明（イオン注入法）を用い、キャップ膜（酸化シリコン膜、５０ｎｍ）を設けた太陽電池（β）の場合、をそれぞれ表わしている。比較のため、後者については、キャップ膜を設けない場合の太陽電池（γ）についても検討した。
表４は、上記３種類の太陽電池の評価結果である。表３に示した評価パラメータは、短絡電流密度（ＪＳＣ）、開放電圧（ＶＯＣ）、曲線因子（ＦＦ）、変換効率（Ｅｆｆ）、直列抵抗（ＲＳ）、シャント抵抗（ＲＳｈ）である。
FIG. 12 is a graph showing the characteristic [J (current density) -V (voltage) curve] of the solar cell. In FIG. 12, in the case of a solar cell (α) manufactured using the APCVD method (atmospheric pressure CVD method) as a diffusion source, the symbol APCVD uses the present invention (ion implantation method) and the cap film (oxidation method). In the case of a solar cell (β) provided with a silicon film (50 nm), respectively. For comparison, the latter was also examined for a solar cell (γ) without a cap film.
Table 4 shows the evaluation results of the three types of solar cells. The evaluation parameters shown in Table 3 are the short circuit current density (J SC ), the open circuit voltage (V OC ), the fill factor (FF), the conversion efficiency (E ff ), the series resistance (R S ), and the shunt resistance (R Sh ). It is.
図１２及び表４より、以下の点が明らかとなった。
（Ｄ１）キャップ膜（酸化シリコン膜、５０ｎｍ）を設けることにより、全ての評価パラメータにおいて数値が向上する（太陽電池βとγの比較）。その結果、変換効率（Ｅｆｆ）が３．３％改善した。
（Ｄ２）キャップ膜（酸化シリコン膜、５０ｎｍ）を設けた本発明（イオン注入法）の太陽電池は、ＡＰＣＶＤ法での固相拡散を用いて作製した太陽電池（α）と同等の特性を有する（太陽電池βとαの比較）。
以上より、キャップ膜として酸化シリコン膜を設ける本発明の製法（イオン注入法）によれば、ＡＰＣＶＤ法と同等レベルの太陽電池が製造できることが確認された。
From FIG. 12 and Table 4, the following points became clear.
(D1) By providing a cap film (silicon oxide film, 50 nm), numerical values are improved in all evaluation parameters (comparison between solar cells β and γ). As a result, the conversion efficiency (E ff ) was improved by 3.3%.
(D2) The solar cell of the present invention (ion implantation method) provided with a cap film (silicon oxide film, 50 nm) has the same characteristics as the solar cell (α) manufactured by solid phase diffusion in the APCVD method. (Comparison of solar cells β and α).
From the above, it was confirmed that according to the manufacturing method (ion implantation method) of the present invention in which a silicon oxide film is provided as a cap film, a solar cell of the same level as that of the APCVD method can be manufactured.
なお、キャップ膜を酸化シリコン膜から窒化シリコン膜及び酸化アルミニウム膜に変更して同様の検証を行った結果、酸化シリコン膜と同様の結果を得た。つまり、キャップ膜を窒化シリコン膜及び酸化アルミニウム膜とした場合においても、３０ｎｍ以上の膜厚が好ましく、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることがより好ましい。 As a result of changing the cap film from the silicon oxide film to the silicon nitride film and the aluminum oxide film and performing similar verification, the same result as that of the silicon oxide film was obtained. That is, even when the cap film is a silicon nitride film and an aluminum oxide film, the film thickness is preferably 30 nm or more, and more preferably 50 nm or more and 300 nm or less.
図１３は、ＰＥＲＣ(passivated emitter and rear contact)構造の結晶系太陽電池に、上述したキャップ膜を適用した例を示す模式的な断面図である。
図１３における各符号は、図２と同様である。すなわち、符号１０は結晶基板１０は、第一導電型（ｎ型）の単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基体である。ただし、図１３の場合、結晶基板（基体）１０は、その一方の主面（受光面）１０ａに逆転型ピラミッド（inverted pyramid）構造を備えている点が、図２と相違している。その他の点は、図２と同様である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example in which the above-described cap film is applied to a crystalline solar cell having a PERC (passivated emitter and rear contact) structure.
Reference numerals in FIG. 13 are the same as those in FIG. That is,
受光面をなす表面、及び、受光面の反対側に位置する裏面の両面に、キャップ膜１３Ａ、１３Ｂを設けることにより、ドープしたイオンの外方拡散を低減する。また、両面のキャップ膜１３Ａ、１３Ｂを除去した後に、ｐ＋層とｎ＋層それぞれパッシベーション膜１４Ａ、１４Ｂと、ＡＲＣ膜１５Ａ、裏面光閉じ込め膜１５Ｂを重ねて設け、積層構造体とする。このような積層構造体を設けても、受光面をなす表面側は、逆転型ピラミッド構造が最表面に位置するＡＲＣ膜１５Ａ、１５Ｂまで反映されるので、積層構造体の厚さに依存することなく、表面反射の抑制効果が安定して得られる。
By providing the cap films 13A and 13B on both the front surface forming the light receiving surface and the back surface located on the opposite side of the light receiving surface, the outward diffusion of the doped ions is reduced. Further, after removing the cap films 13A and 13B on both sides, the p + layer and the n + layer are respectively provided with the
図１４は、ＰＥＲＬ(passivated emitter rear locally diffused)構造の結晶系太陽電池に、上述したキャップ膜を適用した例を示す模式的な断面図である。
図１４における各符号は、図２と同様である。すなわち、符号１０は結晶基板１０は、第一導電型（ｎ型）の単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基体である。図１５の場合も、図１３と同様に、結晶基板（基体）１０は、その一方の主面（受光面）１０ａに逆転型ピラミッド（inverted pyramid）構造を備えている点が、図２と相違している。その他の点は、図２と同様である。
図１３のＰＥＲＣ構造と同様に、図１４のＰＥＲＬ構造においても、上述した積層構造体が適用できる。ゆえに、ＰＥＲＬ構造の結晶系太陽電池においても、本発明のキャップ膜を適用する作用・効果が得られる。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example in which the above-described cap film is applied to a crystalline solar cell having a PERL (passivated emitter rear locally diffused) structure.
Each symbol in FIG. 14 is the same as that in FIG. That is,
Similar to the PERC structure of FIG. 13, the above laminated structure can be applied to the PERL structure of FIG. 14. Therefore, even in the crystal solar cell having the PERL structure, the operation and effect of applying the cap film of the present invention can be obtained.
本発明によれば、基板に対してイオン注入（第一工程、第二工程）した後、このイオン注入した領域を覆うようにキャップ膜を形成（第三工程）してから、アニール処理（第四工程）を行うことにより、イオン注入領域がキャップ膜により封止された状態で、アニール処理が行われる。これにより、本発明は、イオン注入後に行われる活性化アニール時に、注入したイオン（ボロン、リン）が外方拡散を起さない構造を備えた、結晶系太陽電池の製造方法の提供に貢献する。 According to the present invention, after ion implantation (first step and second step) into the substrate, a cap film is formed so as to cover the ion-implanted region (third step), and then an annealing process (first step). By performing the four steps, annealing is performed in a state where the ion implantation region is sealed with the cap film. Thus, the present invention contributes to providing a method for manufacturing a crystalline solar cell having a structure in which implanted ions (boron and phosphorus) do not cause outward diffusion during activation annealing performed after ion implantation. .
本発明は、結晶系太陽電池の製造方法に広く適用可能である。この製法は、単位面積当たりの高い発電効率が求められる構造の太陽電池の製造に好適に用いられる。 The present invention can be widely applied to a method for manufacturing a crystalline solar cell. This manufacturing method is suitably used for manufacturing a solar cell having a structure that requires high power generation efficiency per unit area.
Ｓ１ テクスチャ形成、Ｓ２ 第一工程（ボロン注入）、Ｓ３ 第二工程（リン注入）、Ｓ４ 第三工程（キャップ形成）、Ｓ５ 第四工程（アニール）、Ｓ６ キャップ除去、Ｓ７ パッシベーション形成、Ｓ８ ＡＲＣ形成、Ｓ９ 電極形成。 S1 texture formation, S2 first step (boron implantation), S3 second step (phosphorus implantation), S4 third step (cap formation), S5 fourth step (annealing), S6 cap removal, S7 passivation formation, S8 ARC formation , S9 Electrode formation.
Claims (5)
前記結晶基板として、単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基体を用い、
前記基体のうち、一方の主面側に対して前記第一導電型と異なる導電型のイオンを注入する第一工程と、
前記基体のうち、他方の主面側に対して前記第一導電型と同じ導電型のイオンを注入する第二工程と、
前記第一工程および前記第二工程によりイオン注入された前記基体の一方の主面と他方の主面を覆うようにキャップ膜を形成する第三工程と、
前記第三工程を経た前記基体に対してアニール処理を行う第四工程と、
を少なくとも順に備えることを特徴とする結晶系太陽電池の製造方法。 A method for producing a crystalline solar cell comprising a first conductivity type crystal substrate that exhibits a photoelectric conversion function,
As the crystal substrate, a flat substrate made of single crystal or polycrystalline silicon is used,
A first step of implanting ions of a conductivity type different from the first conductivity type into one main surface side of the substrate;
A second step of implanting ions of the same conductivity type as the first conductivity type on the other main surface side of the substrate;
A third step of forming a cap film so as to cover one main surface and the other main surface of the base body ion-implanted by the first step and the second step;
A fourth step of performing an annealing process on the substrate that has undergone the third step;
Are provided in order at least in order. The manufacturing method of the crystalline solar cell characterized by the above-mentioned.
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